研究組織:エネルギー機能変換研究部門

エネルギー基盤材料研究分野

エネルギー機能変換研究部門 エネルギー基盤材料研究分野
教授:木村 晃彦 准教授:森下 和功 助教:藪内 聖皓
ナノ・メゾ構造制御による革新的な性能向上と、機能発現を目指すエネルギー基盤構造材料の開発研究や、極限環境下における材料挙動予測のための材料・システム統合基礎研究を行っています。

エネルギー材料の開発と保全に関わる材料・システム統合基礎研究

教授:木村晃彦
エネルギー材料の開発および保全に関する基礎研究を行っています。発電プラントの圧力容器鋼や炉内構造物の材料挙動予測を可能とする材料物性基礎研究、将来の高効率発電プラント用の高性能・高機能を有する酸化物分散強化(ODS)鋼の開発研究、および核融合炉ブランケット用に開発された低放射化フェライト鋼の性能評価研究を行っています。材料の開発研究と保全研究は趣向が異なるように思われますが、実は同じベクトルを持っているので、保全研究から全く新しい材料が開発される場合があります。産業を根底から支える革新的な構造材料の開発を目指して研究を行っています。また、高エネルギー粒子線照射による材料表面における非平衡状態の創製や、損傷組織形成の機構解明のための材料・システム統合基礎研究を行っています。

材料ナノテクノロジー開発研究と2重ビーム加速器(DuET)

高分解能透過型電子顕微鏡で観察した場合の酸化物分散強化鋼の内部組織の一例を示しています。丸く見えるのはYとAlからなる酸化物粒子で、粒子のサイズや数密度、粒子界面構造が材料の性能を左右します。DuETは、二種類のイオンを同時に注入可能なイオン加速器です。

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材料照射プロセスのマルチスケールモデリング

准教授:森下和功
地球環境にやさしいエネルギー源として、現在、核融合炉発電所の開発研究が国際協力によって行われています。とりわけ材料の問題は重要です。これは、放射線照射という過酷な環境にあっても丈夫であり続ける材料をいかに開発するか、材料の健全性に基づく核融合炉システムの安全をいかに確保するか、という問題です。このような問題を克服するには、既存の照射場(核分裂炉やイオン加速器など)を使った材料照射データを整備するとともに、実際の核融合炉環境下での材料挙動を予測するための方法論が必要です。そこで、時間的も空間的にもマルチスケールな現象である材料照射損傷プロセスを物理的に正しく理解し、その上でそれらを予測・制御するための方法論の開発を行っています。

放射線照射による材料内の損傷プロセス

着目している時間・空間スケールごとに、照射損傷プロセスは多種多様な姿を見せます。このような現象を正しく理解するには、さまざまな数値シミュレーション手法や実験評価手法を相補的に活用することが必要です。

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金属材料中の格子欠陥挙動の解明

助教:藪内聖皓
金属材料は原子が規則正しく立体的に配列した構造をしていますが、実際には規則的な配列が乱れた場所、「格子欠陥」と呼ばれる部分が多数存在しています。格子欠陥は金属材料の特性や組織発達に強く影響をおよぼすため、材料科学にとって不可欠な学術基盤と言えます。我々はDuETと呼ばれるイオン加速器を用いて材料中に多数の格子欠陥を効率的に導入し、その挙動をつぶさに観察することで格子欠陥挙動の解明に取り組んでいます。電子顕微鏡等の各種分析装置を用いた原子レベルの組織観察に加え、第一原理計算や分子動力学などの計算機シミュレーションも駆使しながら研究を進めています。

鉄中における格子欠陥の一次元運動

イオン加速器を用いて鉄中に格子欠陥を導入し、欠陥集合体形成挙動に及ぼす添加元素の影響を調べています。これまでにMn が格子欠陥の一次元運動を顕著に阻害することを明らかにしています。

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京都大学エネルギー理工学研究所について

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